Анотація до роботи:

Шевчук Т.М. Роль ангармонічних ефектів у формуванні теплофізичних властивостей композиційних матеріалів на основі полівінілхлориду. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.19 – фізика полімерів. – Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, 2006.

У роботі, з урахуванням гармонічних і ангармонічних ефектів при розгляді коливань структурних елементів макромолекул, визначені решітковий та термодинамічний параметр Грюнайзена, а також коефіцієнт Пуассона. На основі їх значень оцінено ступінь ангармонічного відхилення структурних елементів ПВХ від рівноважного стану і показано, що в області температур та вмісту інгредієнтів (0-20) об.% необхідно враховувати ангармонізм третього і четвертого порядків.

Здійснено аналіз розрахунків значення квазіпружних силових констант внутрішньомолекулярної та міжмолекулярної взаємодії для випадку модифікованих форм ФГ. Показано, що їх величина визначається не лише типом полімерної матриці, температури, але і наявністю відповідних активних центрів на поверхні високодисперсного наповнювача. Використовуючи параметри Грюнайзена, потенціали Леннард-Джонса і Морзе, визначили ангармонічні силові константи третього і четвертого порядку, а також енергію взаємодії структурних елементів макромолекул з інгредієнтами у відповідному температурному полі.

Встановлено, що у випадку аналізу температурних залежностей теплофізичних властивостей полімерних систем необхідно враховувати ангармонічну складову коливань структурних елементів макромолекул. Це обумовлено змінами фононного спектра структурних елементів макромолекул, зумовлених силовими та енергетичними характеристиками матеріалу, які залежать також від типу та вмісту інгредієнтів. Використання модельного підходу дозволило отримати співвідношення для знаходження теплопровідності гетерогенних систем ПВХ+ФГ, ПВХ+ФГ_Hg, ПВХ+ФГ_Pb, ПВХ+ФГ_Ві. Співставлення теоретично розрахованих значень і експериментальних даних показано, що вони на 2-7% відрізняються між собою. Аналіз температурних залежностей теплопровідності ПВХ-систем дозволив з’ясувати умови зміни температурного коефіцієнта і встановити, за яких умов він буде пропорційний .

Дослідження теплоємності гетерогенних полімерних систем в області температур Т<Т_a дало можливість інтерпретувати C_V як лінійну функцію температури і визначити внесок ангармонічних членів у розклад енергії взаємодії структурних елементів третього і четвертого порядку в значення C_V.

Досліджено вплив ангармонічних ефектів на теплофізичні властивості ПВХ-систем. На основі виконаних досліджень зроблено наступні висновки:

1. Встановлено, що структурно чутливі характеристики межового шару ПВХ-систем можна спрямовано регулювати типом та вмістом високодисперсного модифікованого наповнювача. На основі частотного спектра структурних елементів макромолекул, які перебувають у силовому полі
   високодисперсного модифікованого (ФГ_Ві, ФГ_Hg, ФГ_Pb) наповнювача, визначено, що їх лінійні розміри становлять (5,0-140,0) і межовий шар є динамічною системою.

2. Показано, що за допомогою решіткового, термодинамічного параметра Грюнайзена і коефіцієнта Пуассона та оцінки значень енергії когезії, внутрішнього тиску, межі вимушеної еластичності можна визначити енергію взаємодії між структурними елементами макромолекул систем із модифікованими формами поверхні фосфогіпсу, активність якого змінюється в ряду ФГ_Hg, ФГ_Pb і ФГ_Ві.

3. На основі значень решіткового параметра Грюнайзена досліджені потенціали між- та внутрішньомолекулярної взаємодії, а також визначений ступінь ангармонізму коливань структурних елементів у температурних і силових полях для систем ПВХ+ФГ, ПВХ+ФГ_Ві, ПВХ+ФГ_Pb, ПВХ+ ФГ_Hg.

4. Розраховані ангармонічні силові константи вищих порядків та енергія взаємодії між структурними елементами макромолекул. Показано, що квазіпружні, ангармонічні силові константи визначаються концентрацією наповнювача (об.%) і впливом температурного поля.

5. Встановлена роль ангармонічних ефектів третього і четвертого порядків у формуванні величини теплоємності в області
   a- і b-переходів для ПВХ-систем. На основі значень міжланцюгового і термодинамічного параметрів Грюнайзена оцінена теплоємність системи, що зумовлена міжланцюговими взаємодіями. Дослідження концентраційної та температурної залежності цієї величини показало, що вона складає від 3 до 35% від С_р гетерогенних полімерних систем.

6. Встановлена роль ангармонічних ефектів у теплопровідності полімерних систем. Показано, що при Тa основним є фононний механізм перенесення теплової енергії. Ангармонічні ефекти приводять до спотворення спектра фононів. В області зростання значень решіткового параметра () враховано вклад у процес теплопровідності скелетних коливань макромолекул, величина якого становить 30-40% від теплопровідності ПВХ-систем.

Основний зміст дисертації висвітлено в публікаціях

1. Шевчук Т.М. Моделювання коливальних процесів структурних елементів макромолекул лінійних аморфних полімерів в гетерогенних системах // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2005.– Вип. 11.– С.80-87.

2. Шевчук Т.М. Вплив тисків пресування на ангармонічні ефекти наповненого полівінілхлориду // Науковий часопис НПУ ім. М.П. Драгоманова. Серія 1. Фізико-математичні науки. – Київ, 2004.– Вип. 5.– С. 299-305.

3. Дослідження процесів дисипації механічної енергії в гетерогенних системах на основі гнучколанцюгових лінійних полімерів / Бордюк М.А., Бордюк Т.М., Самсонюк О.М., Колупаєв Б.С. // Журнал фізичних досліджень. – 2002. – Т.6, №3.– С. 317-323.

Особистий внесок здобувача в дану роботу – отримання зразків наповнених полімерних систем на основі ПВХ, проведення експериментальних досліджень, розроблення комп’ютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

4. Вплив температурного поля на прояви ангармонічних ефектів у гетерогенних полімерних системах на основі полівінілхлориду / Бордюк М.А., Бордюк Т.М., Іваніщук С.М., Колупаєв Б.С. // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2002.– Вип. 9.– С. 16 – 19.

Особистий внесок здобувача в дану роботу – отримання зразків наповнених полімерних систем на основі ПВХ, проведення експериментальних досліджень, розроблення комп’ютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

5. Бордюк Т., Бордюк М. Вплив ангармонічних ефектів на взаємодію структурних елементів макромолекул полівінілхлориду // Вісник Львівського університету. Серія фізична. – 2003.– Вип. 36.– С. 182 – 191.

Особистий внесок здобувача в дану роботу – отримання зразків полімерних систем на основі ПВХ, проведення експериментальних досліджень, розроблення комп’ютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

6. Колупаєв Б.Б., Шевчук Т.М., Волошин О.М. Дослідження взаємодії структуроутворень на межі полімер-високодисперсний наповнювач // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2004. – Вип.10. – С. 25 – 32.

Особистий внесок здобувача в дану роботу – отримання зразків наповнених полімерних систем на основі ПВХ, проведення експериментальних досліджень, розроблення комп’ютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

7. Бордюк М., Шевчук Т. Енергетичні взаємодії структуроутворень полімерних систем на основі лінійних аморфних полімерів // Вісник Львівського університету. Серія фізична. – 2005.– Вип. 38.– С. 45 – 52.

Особистий внесок здобувача в дану роботу –проведення експериментальних досліджень, розроблення комп’ютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

8. Бордюк Н.А., Шевчук Т.Н., Колупаев Б.С. Влияние структурного ангармонизма на процессы переноса тепловой энергии в наполненных линейных гибкоцепных полимерах // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2005. – Вип.11. – С. 3 – 7.

Особистий внесок здобувача в дану роботу – отримання зразків наповнених полімерних систем на основі ПВХ, проведення експериментальних досліджень, розроблення комп’ютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

9. Вплив силових і температурних полів на релаксацію елементів структури композицій на основі лінійних полімерів / Бордюк М.А.,
   Колупаєв Б.С., Мащенко В.А., Шевчук Т.М., Колупаєв Б.Б. // ”Структурна релаксація у твердих тілах.” Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. – Вінниця, 2003. – С. 221 – 222.

10. Бордюк Т., Шолудько О. Коефіцієнт Пуассона і параметр Грюнайзена полімерних систем на основі лінійних аморфних полімерів // Тези доповідей Всеукраїнської студентської наукової конференції з фізики. – Львів, 2000. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. 43 – 44.

11. Бордюк Т.М., Самсонюк О.М., Коломис О.Ф. Дослідження процесів дисипації механічної енергії в гетерогенних системах на основі гнучколанцюгових лінійних полімерів // Тези доповідей Міжнародної конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ”Еврика-2001” – Львів, 2001. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. 185 – 186.

12. Бордюк М.А., Колупаєв Б.С., Бордюк Т.М. Вплив пластифікатора та наповнювача на процеси внутрішньомолекулярної і міжмолекулярної взаємодії в композиціях на основі лінійних аморфних полімерів // Матеріали VII Всеукраїнської наукової конференції ”Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”. – Київ, 2002. – С. 97.

13. Бордюк Т. Вплив ангармонічних ефектів на взаємодію структурних елементів в композиціях на основі лінійних аморфних полімерів // Тези доповідей Всеукраїнської конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ”Еврика-2002” – Львів, 2002. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. 98 – 99.

14. Бордюк Т.М. Прояв гармонійних та ангармонійних ефектів при взаємодії структурних елементів макромолекул в пластифікованих полімер-полімерних системах // Тези доповідей V Української конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук. – Київ, ІХВС, 2003. – С. 136.

15. Шевчук Т. Дослідження енергетичних взаємодій і жорсткості структуроутворень гетерогенних полімерних систем на основі лінійних аморфних полімерів // Тези доповідей Всеукраїнської конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ”Еврика-2003” – Львів, 2003. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. 54.

16. Шевчук Т. М., Колупаєв Б.Б. Оцінка розмірів межових шарів систем полімер-наповнювач на основі частотного спектра // Матеріали ІХ Всеукраїнської наукової конференції ”Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики.” – Київ, 2004.– С. 75.

17. Шевчук Т., Колупаєв Б. Моделювання процесів рухливості структурних елементів на межі полімер-наповнювач в гетерогенних системах // Тези доповідей Міжнародної конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ”Еврика-2004” – Львів, 2004. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. 189.

18. Шевчук Т. М., Колупаєв Б.Б., Бордюк М.А. Вплив взаємодій на межі полімер-мінеральний наповнювач на процеси структуроутворення в гетерогенних системах // Тези доповідей ІІІ Міжнародної науково-технічної конференції ”Композиційні матеріали.” – Київ: ”Політехніка”, 2004. – С. 136.

19. Бордюк М.А., Шевчук Т. М., Колупаєв Б.Б. Вплив структурного ангармонізму на процеси перенесення теплової енергії в наповнених лінійних аморфних полімерах // Тези доповідей Х Української конференції з високомолекулярних сполук. – Київ, ІХВС, 2004. – С. 93.

20. Шевчук Т. Визначення термодинамічних характеристик лінійних аморфних полімерів на основі їх моделювання як Леннар-Джонсових систем // Тези доповідей Міжнародної конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ”Еврика-2005”. – Львів, 2005. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. 138-139.

21. Шевчук Т. Вплив ангармонізму коливань структурних елементів на теплопровідність гетерогенних полімерних систем на основі лінійних аморфних полімерів // Тези доповідей Міжнародної конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ”Еврика-2006”. – Львів, 2006. – Львівський національний університет ім. І. Франка. – С. А 45.

22. Шевчук Т. Роль гармонійних та ангармонійних ефектів у формуванні теплофізичних властивостей композиційних матеріалів на основі аморфних лінійних полімерів // Матеріали І Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів та молодих науковців ”Наука, освіта, суспільство очима молодих.” – Рівне, РДГУ, 2006. – С. 114 – 116.